专利名称：变通道涡流室式燃烧室的制作方法
技术领域：
本发明属于内燃机领域，特别适用于涡流室式燃烧室使用场合。
涡流室的燃烧是一个由副室到主室逐步扩展的燃烧过程，工质在副室内混合、着火、燃烧后，随着燃烧过程的进展，工质温度、压力的急剧升高，蕴含着巨大能量的已燃或未燃(包括燃烧不充分的)工质以极高的速度经通道喷向主室，与主室中的空气再次混合燃烧，完成工作循环。发动机热效率的高低，除燃烧完善与否这一重要因素外，就燃烧过程的组织而言主要取决于燃烧放热速率，主放热阶段的时间，燃烧持续期等。由于涡流室燃烧过程分副主室先后两个燃烧阶段，主室的燃烧放热速率、燃烧持续期及主放热阶段，决定性地受到主副室连接通道的制约，所以严重影响发动机的热效率和经济性。固然通道节流损失在压缩过程中要消耗机械功，在膨胀过程中要消耗工质能量，但更重要的还在于膨胀过程初期对流向主室的工质的节流所导致的主室燃烧过程的滞后。就此而言，加大通道截面是有利的，但由此势必改变主副室的工作状态，使主副室出现燃烧恶化。显然单纯加大通道截面是行不通的，理想的情况是，在压缩过程中，通道具有较大的截面，空气由主室进入副室的阻力尽可的小，不消耗太多的功缩功，当活塞接近上止点的暂短时间内，才具有常规的涡流室应有的通道截面，保持空气进入副室必要的入射流线和足够的喷射能量，保证副室工质的良好混合和燃烧，使涡流室燃烧方式的优点得以充分发挥。而当膨胀过程开始后，通道截面又能迅速扩大，减少工质能量的损失，使副室内的气体能尽快进入主室，掺与混合燃烧，加快主室的燃烧速率，缩短燃烧持续期，由此产生变通道涡流室的设计思想。例如苏联专利U.D.909243KAMEPACCOPAUUQAU3EdQ(柴油机燃烧室)就是一种变通道涡流室式燃烧室，它的缺点是堵头与活塞为一整体结构，若要改变原涡流室机型，与原机无法共线生产，不易推广。另，该发明在副室喷油嘴附近的涡流方向与喷油嘴喷射方向相反，使副室内的油气混合能量损耗大，且燃烧粗暴，噪音增大。
根据上述现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种由主燃烧室、副燃烧室、涡流室镶块和堵头构成的变通道涡流室式燃烧室。
为达到上述目的，本发明采取如下技术方案本发明由主燃烧室、副燃烧室、涡流室镶块、堵头和喷油器构成，所述副燃烧室为球柱形或球锥形或吊钟形结构，所述主燃烧室为双涡流形或拟三角形结构，所述堵头为圆矩楔形结构(图2)，它是圆矩体斜切后的一部分，斜切折面与圆矩体端面的交角分别为α＝30°-40°，β＝35°-60°，圆矩体两端面各为与圆矩体中心线垂直的平面，下端面为圆矩形，上端面为斜切后的剩余平面，堵头下部为螺纹结构与活塞联接，该堵头与变斜角通道镶块匹配(图3，图4)，镶块通道截面为圆矩形，斜角α＝30°-45°，β＝35°-60°，这种堵头也可由一个斜切面构成(图5)，β’＝35°-60°，与它匹配的镶块通道横截面为圆矩形(图6)或圆形，通道斜角β’＝35°-60°。若所述堵头为圆楔形结构(图7)，它为圆柱体斜切后的一部分，在β″斜角的斜面上有一相同β″斜角的半圆槽，斜切面与圆柱体端面的交角β″＝35°-60°，圆柱体两端面与圆柱体中心线垂直，下端面为圆形(图7(b))，上端面为斜切后的剩余部分平面，堵头下部为螺纹结构，该堵头与定斜角圆形通道镶块匹配，镶块通道横截面为圆形(图9)，斜角β″＝35°-60°，这种堵头也可为半圆楔形结构(图8)，即圆柱体端面呈半圆形，与横截面形状为半圆形的通道镶块(图10)匹配，斜角β″＝35°-60°。
本发明的优点是(一)既保持原涡流室的优点，又在燃油消耗上接近直喷式燃烧室;(二)结构简单易于实施，与原涡流室机型相比，可基本保持原机结构不变，有利于与原机共线生产，有利于推广应用;(三)由于变通道结构减少了工质流经通道的损失，提高了主室放热速率，缩短了主室燃烧持续期，使发动机的循环等容度提高，从而提高了热效率。
图1.变通道涡流室结构思原理2.圆矩楔形堵头折斜面结构原理图，图2(a)堵头正视图，图2(b)俯视图，图2(c)立体图。
图3.变斜角通道镶块结构原理图，图3(a)为图3(b)俯视图，图3(b)为图3(a)的B-B剖视图，图3(c)为图3(b)的A向视4.变斜角通镶块结构原理图，图4(a)为图4(b)的俯视图，图4(b)为图4(a)的B-B剖视图，图4(c)为图4(b)的A向视图。
图5.圆矩楔形堵头单斜面结构原理图，图5(a)为堵头下视图，图5(b)为图5(a)的俯视图，图5(c)为堵头立体图。
图6.定斜角圆矩形通道镶块结构原理图，图6(a)为图6(b)的俯视图，图6(b)为图6(a)的B-B剖视图，图6(c)为图6(b)的A向视图。
图7.圆楔形堵头结构原理图，图7(a)正视图，图7(b)为图7(a)俯视图，图7(c)为图7(a)B-B剖视图。
图8为半圆楔形堵头结构原理图，图8(a)为正视图，图8(b)为图8(a)的俯视图，图8(c)为图8(a)B-B剖视图。
图9为与圆楔形堵头匹配的通道镶块结构原理图，图9(a)为图9(b)的俯视图，图9(b)为图9(a)的A向视图。
图10为与半圆楔形堵头匹配的通道镶块结构原理图，图10(a)为图10(b)的俯视图，图10(b)为图10(a)的B-B剖视图，图10(c)为图10(b)的A向视图。
下面结合实施例对本发明作进一步说明如下图1是本发明的结构原理图，图中1是主燃烧室空间，由气缸套、气缸盖和可以上下运动的活塞2构成，在活塞顶部一侧与堵头3以螺纹联接，也可将堵头下端做成圆柱体压于活塞成过盈配合用销钉固定。该堵头为圆矩楔形结构(图2)，β＝35°-60°，α＝30°-45°。在气缸盖上设有副室镶块4，在镶块中开有镶块通道5该通道的结构为变斜角通道(图3)，β＝35°-60°，α＝30°-45°。镶块通道两端各与主燃烧室1和副燃烧室8连通。副燃烧室空间7为球柱形，它由气缸盖吊钟形凹坑8倒半球块6和镶块4构成。副燃烧室上端安装喷油嘴9燃烧室的工作过程为当压缩行程时，活塞2上行压缩主燃烧室空间1的空气，经镶块通道5进副燃烧室空间7形成与副燃烧室(涡流室)同形的逆时针旋转的涡流。当活塞接近上死点时，堵头3插入镶块通道5使通道流动截面连续变小提高了流入副室的空气涡流强度，保证了顺气流喷入副室的燃烧油与空气良好混合的能量。在膨胀行程开始，活塞靠近上死点，堵头仍在通道中，由于通道截面积较小，使流出副室的工质具有较大喷射能量。当活塞继续下行，堵头迅速离开通道，使通道截面迅速连续增大，工质迅速流出副室进入主室，加快了与主室空气的二次混合与燃烧而提高发动机的热效率。
权利要求
1.一种变通道涡流室式燃烧室，它由球柱形或球锥形或吊钟形副燃烧室；由双涡流形或拟三角形主燃烧室；由涡流室镶块、堵头和喷油器构成，其特征为所述堵头为圆矩楔形结构，它是圆矩体斜切后的一部分，斜切折面与圆矩体端面的交角分别为α=30°-45°β=35°-60°，两端面各为与圆矩体中心线垂直的平面，下端面为圆矩形，上端面为斜切后的剩余平面，堵头下部呈螺纹结构与活塞联接，该堵头与变斜角通道镶块匹配，镶块通道横截面为圆矩形，斜角α=30°-45°β=35°-60°，
2.一种变通道涡流室式燃烧室，它由球柱形或球锥形或吊钟形副燃烧室;由双涡流形或拟三角形主燃烧室;涡流室镶块、堵头和喷油器构成，其特征为所述堵头为圆矩楔形结构，它为圆矩体斜切后的一部分，只有一个斜面，斜切面与圆矩体端面的交角β″＝35°-60°，两端面各为与圆矩体中心垂直的平面，下端面为圆矩形，上端面为斜切后的剩余平面，堵头下部为螺纹结构，该堵头与定斜角圆矩形通道镶块匹配，斜角β’＝35°-60°，镶块通道横截面为圆矩形或圆形。
3.一种变通道涡流室式燃烧室，它由球柱形或球锥形或吊钟形副燃烧室;由双涡流形或拟三角形主燃烧室;涡流室镶块、堵头和喷油器构成，其特征为所述堵头为圆楔形结构，它为圆柱体斜切后的一部分，在β″斜角的斜面上有一相同β″斜角的半圆槽，斜切面与圆柱体端面的交角β″＝35°-60°，圆柱体两端面与圆柱体中心线垂直，下端面为圆形，上端面为斜切后的剩余平面，堵头下部呈螺纹结构该堵头与定斜角圆形通道镶块匹配，镶块通道横截面为圆形，斜角β″＝35°-60°，这种堵头也可观半圆楔形，即圆柱体端面呈半圆形，与横截面开关为半圆形的通道镶块匹配，斜角β″＝35°-60°。
全文摘要
本发明属内燃机领域，它由主燃烧室、副燃烧室、涡流式镶块、堵头和喷油器构成。所述堵头为圆矩楔形、圆楔形与半圆楔形结构，与它匹配的镶块为变斜角或定斜角通道镶块。该发明在燃油消耗上接近直喷式燃烧室，与原涡流式机型相比，可基本保持原机结构不变，有利于共线生产和推广应用，并具有结构简单热效率高等优点。
文档编号F02B19/08GK1077778SQ9210274
公开日1993年10月27日 申请日期1992年4月14日 优先权日1992年4月14日
发明者刘永长, 黄荣华 申请人:华中理工大学